JP2765535B2 - 竪型炉への合成樹脂材の吹き込み方法 - Google Patents
竪型炉への合成樹脂材の吹き込み方法Info
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- JP2765535B2 JP2765535B2 JP7283714A JP28371495A JP2765535B2 JP 2765535 B2 JP2765535 B2 JP 2765535B2 JP 7283714 A JP7283714 A JP 7283714A JP 28371495 A JP28371495 A JP 28371495A JP 2765535 B2 JP2765535 B2 JP 2765535B2
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/02—Making special pig-iron, e.g. by applying additives, e.g. oxides of other metals
- C21B5/023—Injection of the additives into the melting part
- C21B5/026—Injection of the additives into the melting part of plastic material
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、鉄鉱石およびス
クラップ等の鉄源、並びに、コークス等を使用して溶銑
を製造する竪型炉に合成樹脂材を吹き込む方法に関する
ものである。
クラップ等の鉄源、並びに、コークス等を使用して溶銑
を製造する竪型炉に合成樹脂材を吹き込む方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】銑鉄を製造する高炉では、炉頂から鉄鉱
石、副原料および燃料となるコークスを装入し、炉下部
の羽口から約１２００℃の空気を吹き込み、羽口先に降
下したコークスを燃焼させ、高温の還元性ガスを発生さ
せ溶銑を製造する。このコークスは、銑鉄１ｔｏｎの製
造に対して約５００ｋｇ使用される。コークスを製造す
るためには原料炭を必要とするが、原料炭の産地は限定
されており、しかも、燃料用石炭よりも高価である。そ
こで、高炉操業においては、高価なコークス使用量を削
減するために、羽口から、天然ガスおよびナフサ等の気
体燃料、、重油およびタール等の液体燃料、並びに、微
粉炭等の固体燃料を吹き込むことによって溶銑の製造コ
ストを低減する試みがなされている。
石、副原料および燃料となるコークスを装入し、炉下部
の羽口から約１２００℃の空気を吹き込み、羽口先に降
下したコークスを燃焼させ、高温の還元性ガスを発生さ
せ溶銑を製造する。このコークスは、銑鉄１ｔｏｎの製
造に対して約５００ｋｇ使用される。コークスを製造す
るためには原料炭を必要とするが、原料炭の産地は限定
されており、しかも、燃料用石炭よりも高価である。そ
こで、高炉操業においては、高価なコークス使用量を削
減するために、羽口から、天然ガスおよびナフサ等の気
体燃料、、重油およびタール等の液体燃料、並びに、微
粉炭等の固体燃料を吹き込むことによって溶銑の製造コ
ストを低減する試みがなされている。
【０００３】一方、近年、合成樹脂材の処理方法が、社
会的にもまた環境上でも問題となっている。合成樹脂材
の処理方法としては、埋立処理および焼却処理が主流と
なっている。埋立処理においては、埋立用地の不足が問
題となっており、また、焼却処理においては、合成樹脂
材が高い発熱量を有することから焼却炉内で局部的なホ
ットスポットが発生して炉壁耐火物を損傷することが問
題となっている。
会的にもまた環境上でも問題となっている。合成樹脂材
の処理方法としては、埋立処理および焼却処理が主流と
なっている。埋立処理においては、埋立用地の不足が問
題となっており、また、焼却処理においては、合成樹脂
材が高い発熱量を有することから焼却炉内で局部的なホ
ットスポットが発生して炉壁耐火物を損傷することが問
題となっている。
【０００４】かくして、例えば、特開昭５１−３３４９
３号公報は、合成樹脂材の粉砕物を重油と混合してスラ
リー状にするか、または、上記粉砕物を気体輸送して、
高炉の羽口から補助燃料として吹き込む方法（以下、
「先行技術１」という）を開示している。
３号公報は、合成樹脂材の粉砕物を重油と混合してスラ
リー状にするか、または、上記粉砕物を気体輸送して、
高炉の羽口から補助燃料として吹き込む方法（以下、
「先行技術１」という）を開示している。
【０００５】また、ＥＰＣ０６２２４６５Ａ１号公報
は、溶銑を製造する竪型炉へのプラスチックの吹き込み
技術に関して、合成樹脂材粒の大きさが、主として１か
ら１０ｍｍの範囲内、特に、５ｍｍであることが望まし
いとの技術（以下、「先行技術２」という）を開示して
いる。
は、溶銑を製造する竪型炉へのプラスチックの吹き込み
技術に関して、合成樹脂材粒の大きさが、主として１か
ら１０ｍｍの範囲内、特に、５ｍｍであることが望まし
いとの技術（以下、「先行技術２」という）を開示して
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た先行技術には、下記問題がある。先行技術１は、合成
樹脂材を０．１ｍｍ以下の粒子径に粉砕することによ
り、合成樹脂材が燃焼帯を通過するときの燃焼性が良好
であるという利点を有する。しかしながら、先行技術１
では、合成樹脂材をスラリー状にして、または、気体輸
送して高炉羽口から吹き込むため、予め合成樹脂材を粉
砕する必要がある。ところが、合成樹脂材の粉砕は石炭
の粉砕に比べて難しく、ボールミル等を用いる粉砕で
は、粉砕により発熱し合成樹脂材が溶融固化して、粉砕
機のトラブルの原因になる。特に、合成樹脂材粉粒の平
均粒子径を小さくしようとするほど溶融固化が顕著にな
る。そのため、合成樹脂材を０．１ｍｍ以下の粒子径に
粉砕するためには、液体窒素等との高価な冷却剤を必要
とし、処理コストが嵩む。
た先行技術には、下記問題がある。先行技術１は、合成
樹脂材を０．１ｍｍ以下の粒子径に粉砕することによ
り、合成樹脂材が燃焼帯を通過するときの燃焼性が良好
であるという利点を有する。しかしながら、先行技術１
では、合成樹脂材をスラリー状にして、または、気体輸
送して高炉羽口から吹き込むため、予め合成樹脂材を粉
砕する必要がある。ところが、合成樹脂材の粉砕は石炭
の粉砕に比べて難しく、ボールミル等を用いる粉砕で
は、粉砕により発熱し合成樹脂材が溶融固化して、粉砕
機のトラブルの原因になる。特に、合成樹脂材粉粒の平
均粒子径を小さくしようとするほど溶融固化が顕著にな
る。そのため、合成樹脂材を０．１ｍｍ以下の粒子径に
粉砕するためには、液体窒素等との高価な冷却剤を必要
とし、処理コストが嵩む。
【０００７】先行技術２は、合成樹脂材の粒子径を１〜
１０ｍｍ、特に、５ｍｍとすることにより、合成樹脂材
の粉砕コストを低減することができるという利点を有す
るとしている。しかしながら、先行技術２には、合成樹
脂材の粒子径をこのような大きさにすると非常に良好な
成績が得られるという効果があることについて、具体的
な根拠が開示されていない。燃焼率は単に、合成樹脂材
の粒子径に依存するのではなく、炉の操業条件によって
も変動する。例えば、本発明者等の行なった試験条件の
範囲内での結果によれば、粒子径が２〜４ｍｍの範囲内
においては、合成樹脂材の燃焼率が極めて劣るとの結果
が得られる場合もあった。
１０ｍｍ、特に、５ｍｍとすることにより、合成樹脂材
の粉砕コストを低減することができるという利点を有す
るとしている。しかしながら、先行技術２には、合成樹
脂材の粒子径をこのような大きさにすると非常に良好な
成績が得られるという効果があることについて、具体的
な根拠が開示されていない。燃焼率は単に、合成樹脂材
の粒子径に依存するのではなく、炉の操業条件によって
も変動する。例えば、本発明者等の行なった試験条件の
範囲内での結果によれば、粒子径が２〜４ｍｍの範囲内
においては、合成樹脂材の燃焼率が極めて劣るとの結果
が得られる場合もあった。
【０００８】従って、この発明の目的は、上述した問題
に鑑みて、合成樹脂材混合物を微粉砕することなく塊状
のまま、羽口から補助燃料として吹き込み、しかも、高
燃焼率を得ることができる竪型炉への合成樹脂材吹き込
み方法を提供することにある。
に鑑みて、合成樹脂材混合物を微粉砕することなく塊状
のまま、羽口から補助燃料として吹き込み、しかも、高
燃焼率を得ることができる竪型炉への合成樹脂材吹き込
み方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記知見を得
た。先ず、羽口覗き窓から燃焼帯を観察した結果、羽口
から吹き込まれた粒子径の大きな合成樹脂材は、燃焼し
つつ旋回状態で燃焼帯に長時間滞留し、ある程度小さく
なるまで旋回状態で滞留する。その後燃焼帯から飛散し
ていくことを見い出した。これに対して、石炭即ち微粉
炭の場合には、直ぐに、揮発分の逃散とともに熱割れを
起こして小さく分粒され、燃焼帯から飛散する。
問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記知見を得
た。先ず、羽口覗き窓から燃焼帯を観察した結果、羽口
から吹き込まれた粒子径の大きな合成樹脂材は、燃焼し
つつ旋回状態で燃焼帯に長時間滞留し、ある程度小さく
なるまで旋回状態で滞留する。その後燃焼帯から飛散し
ていくことを見い出した。これに対して、石炭即ち微粉
炭の場合には、直ぐに、揮発分の逃散とともに熱割れを
起こして小さく分粒され、燃焼帯から飛散する。
【００１０】このように、合成樹脂材と石炭とでは羽口
から吹き込まれた場合の燃焼体内での挙動が異なってお
り、合成樹脂材の場合には、吹き込む合成樹脂材の粒子
径を所定条件下で燃焼帯内から飛散するのを遅らせるこ
とにより燃焼性を向上させ得ることが知見された。
から吹き込まれた場合の燃焼体内での挙動が異なってお
り、合成樹脂材の場合には、吹き込む合成樹脂材の粒子
径を所定条件下で燃焼帯内から飛散するのを遅らせるこ
とにより燃焼性を向上させ得ることが知見された。
【００１１】本発明者等は、上述した事項より、下記事
項を知見した。一般的に、重力場あるいは遠心力場で流
体中を運動する粒子に作用する抵抗力が、粒子の推進力
と釣り合ったときの粒子速度が、いわゆる終末速度であ
る。羽口から吹き込まれた合成樹脂材の燃焼帯内での終
末速度が、この燃焼帯内から排出されるガスの流速より
も十分に大きい間は、この合成樹脂材は、この燃焼帯か
ら飛び出すことができず、この間、燃焼帯内部を循環・
滞留するので十分に燃焼することができ、合成樹脂材の
燃焼率は高くなる。
項を知見した。一般的に、重力場あるいは遠心力場で流
体中を運動する粒子に作用する抵抗力が、粒子の推進力
と釣り合ったときの粒子速度が、いわゆる終末速度であ
る。羽口から吹き込まれた合成樹脂材の燃焼帯内での終
末速度が、この燃焼帯内から排出されるガスの流速より
も十分に大きい間は、この合成樹脂材は、この燃焼帯か
ら飛び出すことができず、この間、燃焼帯内部を循環・
滞留するので十分に燃焼することができ、合成樹脂材の
燃焼率は高くなる。
【００１２】この発明は、上述した知見に基づいてなさ
れたものであって、羽口から合成樹脂材を燃料源として
吹き込むことにより、竪型炉で銑鉄を製造する方法にお
いて、羽口先に形成される燃焼帯内から排出されるガス
の流速よりも大きな終末速度を与える粒子径（「限界粒
子径」という）の合成樹脂材を吹き込むことに特徴を有
するものである。
れたものであって、羽口から合成樹脂材を燃料源として
吹き込むことにより、竪型炉で銑鉄を製造する方法にお
いて、羽口先に形成される燃焼帯内から排出されるガス
の流速よりも大きな終末速度を与える粒子径（「限界粒
子径」という）の合成樹脂材を吹き込むことに特徴を有
するものである。
【００１３】 ここで、限界粒子径の望ましい求め方
は、次のからの過程： 竪型炉の操業条件を用いて、燃焼帯内から排出される
ガス流速を求め、合成樹脂材の粒子径を含む物理的特
性値、および、燃焼帯の物理的特性値を用いて、合成樹
脂材の燃焼帯内における終末速度を求め、そして、前
記ガス流速よりも終末速度の方が大きいことを満たす条
件式を解くことからなるものである。
は、次のからの過程： 竪型炉の操業条件を用いて、燃焼帯内から排出される
ガス流速を求め、合成樹脂材の粒子径を含む物理的特
性値、および、燃焼帯の物理的特性値を用いて、合成樹
脂材の燃焼帯内における終末速度を求め、そして、前
記ガス流速よりも終末速度の方が大きいことを満たす条
件式を解くことからなるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施態様を、図
面を参照しながら説明する。図１は、炉頂から、鉄鉱石
およびスクラップ等の鉄源、並びに、コークス等を装入
し、下部の羽口から、所定の酸素富化空気、および、所
定の合成樹脂材を吹き込んで、羽口先に降下したコーク
スを燃焼させると共に、合成樹脂材を燃焼させることに
より、羽口先に燃焼帯が形成されたことを説明するため
の、竪型炉内部の概略斜視図を示す。
面を参照しながら説明する。図１は、炉頂から、鉄鉱石
およびスクラップ等の鉄源、並びに、コークス等を装入
し、下部の羽口から、所定の酸素富化空気、および、所
定の合成樹脂材を吹き込んで、羽口先に降下したコーク
スを燃焼させると共に、合成樹脂材を燃焼させることに
より、羽口先に燃焼帯が形成されたことを説明するため
の、竪型炉内部の概略斜視図を示す。
【００１５】図１において、１は竪型炉本体炉壁、２は
合成樹脂材、３は羽口、４は燃焼帯であり、燃焼帯４に
おいて、ＤR は燃焼帯の奥行き、ＨR は燃焼帯の高さ、
ＶGは燃焼帯末端における鉛直方向のガス流速を表わ
し、そして、ＤT は羽口径を表わす。但し、燃焼帯の幅
は、同図面に対して垂直方向に長さＷR を有するもので
あるが、図示されていない。
合成樹脂材、３は羽口、４は燃焼帯であり、燃焼帯４に
おいて、ＤR は燃焼帯の奥行き、ＨR は燃焼帯の高さ、
ＶGは燃焼帯末端における鉛直方向のガス流速を表わ
し、そして、ＤT は羽口径を表わす。但し、燃焼帯の幅
は、同図面に対して垂直方向に長さＷR を有するもので
あるが、図示されていない。
【００１６】この発明の実施態様における、燃焼帯内か
ら排出される鉛直方向のガス流速（以下、「燃焼帯末端
の鉛直方向のガス流速」という）ＶG 、および、燃焼帯
内における合成樹脂材の終末速度ＶP の求め方について
述べる。
ら排出される鉛直方向のガス流速（以下、「燃焼帯末端
の鉛直方向のガス流速」という）ＶG 、および、燃焼帯
内における合成樹脂材の終末速度ＶP の求め方について
述べる。
【００１７】（１）燃焼帯末端の鉛直方向のガス流速 燃焼帯末端の鉛直方向のガス流速ＶG は、燃焼帯の幅Ｗ
R および高さＨR を算出して燃焼帯末端の断面積を求
め、一方、充填されているコークスの空隙率を求めれば
算定することができる。燃焼帯の長さＤR 、燃焼帯の幅
ＷR および燃焼帯の高さＨR は、それぞれ下記（１）、
（２）および（３）式： ＤR ／ＤT ＝Ｃ（ρg ／εb 3 ρp ）1/2 ・｛Ｕ／（ｇＤPC）1/2 ｝ --------（１） ＷR ／ＤT ＝２ｃｏｔ３０（１＋ｋＤR ／ＤT ）1/2 --------（２） （ＨR ／ＤR ）（ＤR ／ＤT ）＝Ｋεb 3/2 --------（３） 但し、ＤR ：燃焼帯の長さ（ｍ） ＷR ：燃焼帯の幅（ｍ） ＨR ：燃焼帯の高さ（ｍ） ＤT ：羽口径〔ｍ〕 ＤPC：装入されたコークスの径〔ｍ〕 ρg ：送風ガス密度〔ｋｇ／ｍ3 〕 ρp ：コークスの見掛け密度〔ｋｇ／ｍ3 〕 εb ：装入コークス充填時の空隙率〔−〕 ｇ ：重力加速度〔ｍ／ｓｅｃ2 〕 Ｕ ：羽口先端のガス速度〔ｍ／ｓｅｃ〕 Ｃ ：定数 Ｋ ：定数 ｋ ：噴流の拡がり角に関する定数 で表わされる。燃焼帯末端の鉛直方向のガス流速Ｖ
G は、（１）〜（３）式で求められたＷR、ＨR および
εを用い、下記（４）式： ＶG ＝｛Ｑ（２７３＋ＴB ）／２９３｝×｛１／（１＋ＰB ）｝ ×〔１／｛（ＷR ＋ＨR ）／４｝2 π〕×（１／ε2/3 ）------（４） 但し、Ｑ ：送風量（Ｎｍ3 ／ｓｅｃ） ＴB ：送風温度（℃） ＰB ：送風圧力（ａｔｍ）で求めることができる。
R および高さＨR を算出して燃焼帯末端の断面積を求
め、一方、充填されているコークスの空隙率を求めれば
算定することができる。燃焼帯の長さＤR 、燃焼帯の幅
ＷR および燃焼帯の高さＨR は、それぞれ下記（１）、
（２）および（３）式： ＤR ／ＤT ＝Ｃ（ρg ／εb 3 ρp ）1/2 ・｛Ｕ／（ｇＤPC）1/2 ｝ --------（１） ＷR ／ＤT ＝２ｃｏｔ３０（１＋ｋＤR ／ＤT ）1/2 --------（２） （ＨR ／ＤR ）（ＤR ／ＤT ）＝Ｋεb 3/2 --------（３） 但し、ＤR ：燃焼帯の長さ（ｍ） ＷR ：燃焼帯の幅（ｍ） ＨR ：燃焼帯の高さ（ｍ） ＤT ：羽口径〔ｍ〕 ＤPC：装入されたコークスの径〔ｍ〕 ρg ：送風ガス密度〔ｋｇ／ｍ3 〕 ρp ：コークスの見掛け密度〔ｋｇ／ｍ3 〕 εb ：装入コークス充填時の空隙率〔−〕 ｇ ：重力加速度〔ｍ／ｓｅｃ2 〕 Ｕ ：羽口先端のガス速度〔ｍ／ｓｅｃ〕 Ｃ ：定数 Ｋ ：定数 ｋ ：噴流の拡がり角に関する定数 で表わされる。燃焼帯末端の鉛直方向のガス流速Ｖ
G は、（１）〜（３）式で求められたＷR、ＨR および
εを用い、下記（４）式： ＶG ＝｛Ｑ（２７３＋ＴB ）／２９３｝×｛１／（１＋ＰB ）｝ ×〔１／｛（ＷR ＋ＨR ）／４｝2 π〕×（１／ε2/3 ）------（４） 但し、Ｑ ：送風量（Ｎｍ3 ／ｓｅｃ） ＴB ：送風温度（℃） ＰB ：送風圧力（ａｔｍ）で求めることができる。
【００１８】（２）燃焼帯内における合成樹脂材の終末
速度 竪型炉下部の羽口先に形成された燃焼帯内における合成
樹脂材の粒子に作用する推進力と抵抗力とが釣り合うと
きの粒子の速度としての終末速度ＶP （ｍ／ｓｅｃ）
は、燃焼帯内における温度、ガス密度、ガス粘度、圧
力、並びに、合成樹脂材の粒子径および密度を用い、下
記（５−１）式および（５−２）式に基づいて計算する
ことができる。 ２＜Ｒｅ＜５００のとき： ＶP ＝｛４ｇ2 （ρpl−ρ）2 ＤP 3 ／２２５／μ／ρ｝1/3 ----(5-1) ５００≦Ｒｅ＜１０5 のとき： ＶP ＝｛３．０３ｇ（ρpl−ρ）ＤP ／ρ｝1/2 -----------(5-2) 但し、Ｒｅ：レイノズル数＝ＤP ＶP ρ／μ ＶP ：合成樹脂材の終末速度（ｍ／ｓｅｃ） ρpl：合成樹脂材の粒子密度〔ｋｇ／ｍ3 〕 ρ ：燃焼帯内のガス密度〔ｋｇ／ｍ3 〕 ＤP ：合成樹脂材の粒子径（ｍ） μ ：燃焼帯内のガスの粘度（Ｎ／ｍ） ｇ ：重力加速度（ｍ／ｓｅｃ2 ）
速度 竪型炉下部の羽口先に形成された燃焼帯内における合成
樹脂材の粒子に作用する推進力と抵抗力とが釣り合うと
きの粒子の速度としての終末速度ＶP （ｍ／ｓｅｃ）
は、燃焼帯内における温度、ガス密度、ガス粘度、圧
力、並びに、合成樹脂材の粒子径および密度を用い、下
記（５−１）式および（５−２）式に基づいて計算する
ことができる。 ２＜Ｒｅ＜５００のとき： ＶP ＝｛４ｇ2 （ρpl−ρ）2 ＤP 3 ／２２５／μ／ρ｝1/3 ----(5-1) ５００≦Ｒｅ＜１０5 のとき： ＶP ＝｛３．０３ｇ（ρpl−ρ）ＤP ／ρ｝1/2 -----------(5-2) 但し、Ｒｅ：レイノズル数＝ＤP ＶP ρ／μ ＶP ：合成樹脂材の終末速度（ｍ／ｓｅｃ） ρpl：合成樹脂材の粒子密度〔ｋｇ／ｍ3 〕 ρ ：燃焼帯内のガス密度〔ｋｇ／ｍ3 〕 ＤP ：合成樹脂材の粒子径（ｍ） μ ：燃焼帯内のガスの粘度（Ｎ／ｍ） ｇ ：重力加速度（ｍ／ｓｅｃ2 ）
【００１９】そこで、羽口先の燃焼帯内から合成樹脂材
の粒子が飛び出さないための限界粒子径は、上記（５−
１）または（５−２）式で算出される粒子の終末速度Ｖ
P の値が、上記（４）式で算出される燃焼帯末端の鉛直
方向のガス流速ＶG の値よりも大きいとおいた式を、合
成樹脂材の粒子径ＤP について解くことにより求めるこ
とができる。
の粒子が飛び出さないための限界粒子径は、上記（５−
１）または（５−２）式で算出される粒子の終末速度Ｖ
P の値が、上記（４）式で算出される燃焼帯末端の鉛直
方向のガス流速ＶG の値よりも大きいとおいた式を、合
成樹脂材の粒子径ＤP について解くことにより求めるこ
とができる。
【００２０】一方、合成樹脂材の粒子径の上限値は配管
内での輸送管の閉塞防止等を考慮して、輸送配管内径の
１／２以下とするのが望ましい。なお、合成樹脂材はポ
リエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレン等高分
子系の炭化水素化合物であればよく、その種類は限定さ
れない。
内での輸送管の閉塞防止等を考慮して、輸送配管内径の
１／２以下とするのが望ましい。なお、合成樹脂材はポ
リエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレン等高分
子系の炭化水素化合物であればよく、その種類は限定さ
れない。
【００２１】
【実施例】次に、この発明の羽口先燃焼帯における燃焼
試験の実施例を、図面に基づき説明する。図２は、この
発明の燃焼試験を実施するために用いた竪型炉燃焼試験
装置を示す概略縦断面図である。同図において、３は羽
口、４は燃焼帯、５はコークスホッパー、６は合成樹脂
材ホッパー、７は熱風、８はコークス充填層、９は検尺
棒、１０は燃焼ガスであり、この竪型炉燃焼試験装置は
実際の高炉を模擬したものである。表１に、この燃焼試
験装置を使用して行った主な試験条件を示す。
試験の実施例を、図面に基づき説明する。図２は、この
発明の燃焼試験を実施するために用いた竪型炉燃焼試験
装置を示す概略縦断面図である。同図において、３は羽
口、４は燃焼帯、５はコークスホッパー、６は合成樹脂
材ホッパー、７は熱風、８はコークス充填層、９は検尺
棒、１０は燃焼ガスであり、この竪型炉燃焼試験装置は
実際の高炉を模擬したものである。表１に、この燃焼試
験装置を使用して行った主な試験条件を示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】炉の上部から粒子径２０〜３０ｍｍのコー
クスをコークスホッパー５から装入し、検尺棒９でその
装入高さを空隙率０．６になるように調整し、、一方、
羽口３から、１２００℃の熱風７を３５０Ｎｍ3 ／hrの
送風量で吹込み、更に、合成樹脂材ホッパー６から送気
された合成樹脂材を羽口３から、炉内に吹き込んだ。合
成樹脂材の吹込み量は３０ｋｇ／ｈｒであり、これを、
高炉において銑鉄１ｔｏｎを製造するのに要する吹込み
燃料の量（吹込み燃料比）に換算すると、９０ｋｇ／ｔ
に相当する。また、羽口３先のガス流速は、１４５ｍ／
sec と算定される。 その結果、コークス充填層８のコ
ークスおよび吹き込まれた合成樹脂材が激しく燃焼し
て、羽口３の前方に燃焼帯４が形成された。
クスをコークスホッパー５から装入し、検尺棒９でその
装入高さを空隙率０．６になるように調整し、、一方、
羽口３から、１２００℃の熱風７を３５０Ｎｍ3 ／hrの
送風量で吹込み、更に、合成樹脂材ホッパー６から送気
された合成樹脂材を羽口３から、炉内に吹き込んだ。合
成樹脂材の吹込み量は３０ｋｇ／ｈｒであり、これを、
高炉において銑鉄１ｔｏｎを製造するのに要する吹込み
燃料の量（吹込み燃料比）に換算すると、９０ｋｇ／ｔ
に相当する。また、羽口３先のガス流速は、１４５ｍ／
sec と算定される。 その結果、コークス充填層８のコ
ークスおよび吹き込まれた合成樹脂材が激しく燃焼し
て、羽口３の前方に燃焼帯４が形成された。
【００２４】始めに、下記試験を行った。 試験：表１の試験条件において、羽口３の径を６５ｍ
ｍで一定とし、合成樹脂材の粒子径（以下、代表粒子径
で表す）を０．６〜１０ｍｍの間の所定値に変化させて
燃焼試験を行ない、合成樹脂材の燃焼率を求めた。な
お、合成樹脂材の代表粒子径を、算術平均値で定義した
（以下、同じ）。
ｍで一定とし、合成樹脂材の粒子径（以下、代表粒子径
で表す）を０．６〜１０ｍｍの間の所定値に変化させて
燃焼試験を行ない、合成樹脂材の燃焼率を求めた。な
お、合成樹脂材の代表粒子径を、算術平均値で定義した
（以下、同じ）。
【００２５】合成樹脂材の燃焼率αを、下記（６）式： α＝（Ａ−Ｂ）β／Ｃ ------------------------------- （６） 但し、Ａ：合成樹脂材を吹き込まない場合のコークス消
費量（ｋｇ／ｈｒ） Ｂ：合成樹脂材を吹き込んだ場合のコークス消費量（ｋ
ｇ／ｈｒ） β：コークス中の炭素含有量 Ｃ：吹き込んだ合成樹脂材中の炭素量（ｋｇ／ｈｒ） で定義し、これに基づいて燃焼率αを算出した（以下、
同じ）。
費量（ｋｇ／ｈｒ） Ｂ：合成樹脂材を吹き込んだ場合のコークス消費量（ｋ
ｇ／ｈｒ） β：コークス中の炭素含有量 Ｃ：吹き込んだ合成樹脂材中の炭素量（ｋｇ／ｈｒ） で定義し、これに基づいて燃焼率αを算出した（以下、
同じ）。
【００２６】また、燃焼帯において、燃焼しなかった合
成樹脂材は、燃焼帯上部で合成樹脂材の構成成分である
エタン、エチレンおよびプロピレン等の炭化水素に分解
する。そこで、炉上部で採取した排ガス中の炭化水素量
の測定値からも別途燃焼率を求めて、（５）式により求
めた燃焼率をチェックした（以下、同じ）。
成樹脂材は、燃焼帯上部で合成樹脂材の構成成分である
エタン、エチレンおよびプロピレン等の炭化水素に分解
する。そこで、炉上部で採取した排ガス中の炭化水素量
の測定値からも別途燃焼率を求めて、（５）式により求
めた燃焼率をチェックした（以下、同じ）。
【００２７】表２に、試験で得られた、合成樹脂材の
代表粒子径に対する合成樹脂材の燃焼率を示す。そし
て、この関係を図３に示した。
代表粒子径に対する合成樹脂材の燃焼率を示す。そし
て、この関係を図３に示した。
【００２８】
【表２】
【００２９】試験の燃焼試験条件より算出された燃焼
帯末端の鉛直方向のガス流速は、上記（４）式により、
７．６ｍ／ｓｅｃと求められた。一方、（５−２）式に
より求められた合成樹脂材の粒子の終末速度を用いて、
燃焼帯内から飛び出さないための限界粒子径を求める
と、約２．４ｍｍとなった。これに対して、図３によれ
ば、代表粒子径が２．５ｍｍの合成樹脂材を吹き込んだ
場合の燃焼率は、０．７３であった。なお、図３におい
て、燃焼率は代表粒子径が２．０ｍｍ程度で極小値をと
るのは、代表粒子径が２．０ｍｍ程度未満では粒子の飛
散割合は増加して燃焼率を低下させる方向に作用する
が、合成樹脂材の比表面積が増大するので燃焼速度が速
くなるためであると考えられる。しかしながら、実用的
には、合成樹脂材の代表粒子径を小さくするほど、粉砕
コストが嵩むこと、および、粉砕歩留りが低下すること
等のため望ましくはない。なお、炉上部における排ガス
中炭化水素量から算出された燃焼率も同様の結果が得ら
れた。
帯末端の鉛直方向のガス流速は、上記（４）式により、
７．６ｍ／ｓｅｃと求められた。一方、（５−２）式に
より求められた合成樹脂材の粒子の終末速度を用いて、
燃焼帯内から飛び出さないための限界粒子径を求める
と、約２．４ｍｍとなった。これに対して、図３によれ
ば、代表粒子径が２．５ｍｍの合成樹脂材を吹き込んだ
場合の燃焼率は、０．７３であった。なお、図３におい
て、燃焼率は代表粒子径が２．０ｍｍ程度で極小値をと
るのは、代表粒子径が２．０ｍｍ程度未満では粒子の飛
散割合は増加して燃焼率を低下させる方向に作用する
が、合成樹脂材の比表面積が増大するので燃焼速度が速
くなるためであると考えられる。しかしながら、実用的
には、合成樹脂材の代表粒子径を小さくするほど、粉砕
コストが嵩むこと、および、粉砕歩留りが低下すること
等のため望ましくはない。なお、炉上部における排ガス
中炭化水素量から算出された燃焼率も同様の結果が得ら
れた。
【００３０】次に、下記試験を行った。 試験：表１の試験条件において、合成樹脂材の代表粒
子径を、２．５ｍｍで一定とし、羽口３径を４５〜１２
０ｍｍの所定値に変化させて燃焼試験を行ない、合成樹
脂材の燃焼率を求めた。
子径を、２．５ｍｍで一定とし、羽口３径を４５〜１２
０ｍｍの所定値に変化させて燃焼試験を行ない、合成樹
脂材の燃焼率を求めた。
【００３１】表３に、試験で得られた結果を示す。即
ち、羽口径を所定の値に設定した場合の、燃焼帯末端の
鉛直方向のガス流速の値を算出し、このときの合成樹脂
材の燃焼率を示す。そして、燃焼帯末端の鉛直方向のガ
ス流速と合成樹脂材の燃焼率との関係を、図４に示し
た。
ち、羽口径を所定の値に設定した場合の、燃焼帯末端の
鉛直方向のガス流速の値を算出し、このときの合成樹脂
材の燃焼率を示す。そして、燃焼帯末端の鉛直方向のガ
ス流速と合成樹脂材の燃焼率との関係を、図４に示し
た。
【００３２】
【表３】
【００３３】試験の条件下で、合成樹脂材の代表粒子
径が２．５ｍｍの場合の合成樹脂材の終末速度は、７．
９ｍ／ｓｅｃと算出される。一方、図４より、燃焼帯末
端の鉛直方向のガス流速が、上記で算出された合成樹脂
材の終末速度の７．９ｍ／ｓｅｃのとき、合成樹脂材の
燃焼率は約０．７であり、燃焼帯末端の鉛直方向のガス
流速が７．９ｍ／ｓｅｃよりも小さい場合に、合成樹脂
材の燃焼率は０．７より高く、燃焼帯末端の鉛直方向の
ガス流速が７．９ｍ／ｓｅｃよりも大きい場合に、合成
樹脂材の燃焼率は０．７より低くなることがわかる。な
お、この試験ではこのように、合成樹脂材が飛散しない
ための燃焼帯末端での鉛直方向のガス流速と、燃焼率と
の間に強い相関関係があることがわかった。
径が２．５ｍｍの場合の合成樹脂材の終末速度は、７．
９ｍ／ｓｅｃと算出される。一方、図４より、燃焼帯末
端の鉛直方向のガス流速が、上記で算出された合成樹脂
材の終末速度の７．９ｍ／ｓｅｃのとき、合成樹脂材の
燃焼率は約０．７であり、燃焼帯末端の鉛直方向のガス
流速が７．９ｍ／ｓｅｃよりも小さい場合に、合成樹脂
材の燃焼率は０．７より高く、燃焼帯末端の鉛直方向の
ガス流速が７．９ｍ／ｓｅｃよりも大きい場合に、合成
樹脂材の燃焼率は０．７より低くなることがわかる。な
お、この試験ではこのように、合成樹脂材が飛散しない
ための燃焼帯末端での鉛直方向のガス流速と、燃焼率と
の間に強い相関関係があることがわかった。
【００３４】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成したの
で、銑鉄を製造するための竪型炉の熱源として、合成樹
脂材を微粉砕することなく、塊状のままの形態で吹き込
むことができ、しかも、高い燃焼率を得ることができ、
石炭およびコークスの節約が可能となる。また、焼却お
よび埋め立て処理されている合成樹脂材の処理に伴う環
境上の問題解決の一つにもなる、竪型炉への合成樹脂材
吹き込み方法を提供することができ、工業上優れた効果
がもたらされる。
で、銑鉄を製造するための竪型炉の熱源として、合成樹
脂材を微粉砕することなく、塊状のままの形態で吹き込
むことができ、しかも、高い燃焼率を得ることができ、
石炭およびコークスの節約が可能となる。また、焼却お
よび埋め立て処理されている合成樹脂材の処理に伴う環
境上の問題解決の一つにもなる、竪型炉への合成樹脂材
吹き込み方法を提供することができ、工業上優れた効果
がもたらされる。
【図１】この発明の実施に用いる竪型炉の羽口先で形成
される燃焼帯を説明するための、竪型炉内部の概略斜視
図である。
される燃焼帯を説明するための、竪型炉内部の概略斜視
図である。
【図２】この発明の燃焼試験を実施するために用いた竪
型炉燃焼試験装置の例を示す概略縦断面図である。
型炉燃焼試験装置の例を示す概略縦断面図である。
【図３】図２の燃焼試験装置を使用した場合の、合成樹
脂材の代表粒子径と合成樹脂材の燃焼率との関係を示す
グラフである。
脂材の代表粒子径と合成樹脂材の燃焼率との関係を示す
グラフである。
【図４】図２の燃焼試験装置を使用した場合の、燃焼帯
末端の鉛直方向のガス流速と合成樹脂材の燃焼率との関
係を示すグラフである。
末端の鉛直方向のガス流速と合成樹脂材の燃焼率との関
係を示すグラフである。
１ 竪型炉本体炉壁 ２ 合成樹脂材 ３ 羽口 ４ 燃焼帯 ５ コークスホッパー ６ 合成樹脂材ホッパー ７ 熱風 ８ コークス充填層 ９ 検尺棒 １０ 排ガス １１ コークス ＶG 燃焼帯末端の鉛直方向のガス流速 ＤT 羽口径 ＤR 燃焼帯の長さ ＨR 燃焼帯の高さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村井 亮太 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21B 5/00 319
Claims (2)
- 【請求項１】 羽口から合成樹脂材を燃料源として吹き
込むことにより、竪型炉で銑鉄を製造する方法におい
て、 前記羽口先に形成される燃焼帯内から排出されるガスの
流速よりも大きな終末速度を与える粒子径（以下、「限
界粒子径」という）の前記合成樹脂材を吹き込むことを
特徴とする、竪型炉への合成樹脂材の吹き込み方法。 - 【請求項２】 前記限界粒子径を下記からの過程： 前記竪型炉の操業条件を用いて、前記燃焼帯内から排
出される前記ガス流速を求め、 前記合成樹脂材の粒子径を含む物理的特性値、およ
び、前記燃焼帯の物理的特性値を用いて、前記合成樹脂
材の前記燃焼帯内における終末速度を求め、そして、 前記ガス流速よりも前記終末速度の方が大きいことを
満たす条件式を解くことから求めることとする、請求項
１記載の竪型炉への合成樹脂材の吹き込み方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7283714A JP2765535B2 (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 竪型炉への合成樹脂材の吹き込み方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7283714A JP2765535B2 (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 竪型炉への合成樹脂材の吹き込み方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09125113A JPH09125113A (ja) | 1997-05-13 |
| JP2765535B2 true JP2765535B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=17669141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7283714A Expired - Fee Related JP2765535B2 (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 竪型炉への合成樹脂材の吹き込み方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2765535B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329496B1 (en) | 1998-07-29 | 2001-12-11 | Nippon Steel Corporation | Method for processing chlorine-containing organic compounds |
| US6436168B1 (en) | 1998-08-28 | 2002-08-20 | Nippon Steel Corporation | Treatment process for resins or organic compounds, or waste plastics containing them |
-
1995
- 1995-10-31 JP JP7283714A patent/JP2765535B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329496B1 (en) | 1998-07-29 | 2001-12-11 | Nippon Steel Corporation | Method for processing chlorine-containing organic compounds |
| US6436168B1 (en) | 1998-08-28 | 2002-08-20 | Nippon Steel Corporation | Treatment process for resins or organic compounds, or waste plastics containing them |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09125113A (ja) | 1997-05-13 |
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